Nguyờn tắc: mẫu được phõn hủy trong chộn hay cốc nung mẫu trước tiờn người ta thực hiện xử lý mẫu ướt sơ bộ trong cốc hay chộn bằng 1 lượng nhỏ axit và chất phụ gia, để phỏ vỡ sơ bộ cấu trỳc ban đầu của hợp chất mẫu hay đú cũn gọi là quỏ trỡnh tro húa mẫu. Sau đú đem nung ở nhiệt độ thớch hợp đến khi hết than đen được tro trắng.
Phương phỏp này cú ưu điểm sau:
a. Hạn chế được sự mất của 1 số chất phõn tớch.
b. Sự tro húa là triệt để, sau khi hũa tan sẽ được dung dịch mẫu trong. c. Khụng tốn nhiều dung mụi đặc biệt là axit tinh khiết
d. Thời gian xử lý nhanh hơn tro húa ướt.
e. Khụng phải đuổi axit dư lõu, nờn hạn chế được sự nhiễm bẩn do mụi trường.
f. Phự hợp cho nhiều loại mẫu khỏc nhau để xỏc định kết hợp để phỏt huy được ưu điểm và khắc phục được nhược điểm của phương phỏp vụ cơ húa mẫu khụ và vụ cơ húa mẫu ướt.
PHẦN II: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM 2.1. Dụng cụ, thiết bị, húa chất
2.1.1. Thiết bị, dụng cụ
2.1.1.1. Mỏy đo cực phổ 797 computrace (Metrohm – Thụy Sĩ)
Hỡnh 2.1. Mỏy đo cực phổ 797 Computrace
Việc đo và ghi kết quả được thực hiện trờn mỏy đo cực phổ 797 Computrace do hóng Metrohm (Thụy Sĩ) sản xuất.
Mỏy đo cực phổ 797 Computrace bao gồm cỏc bộ phận chớnh như sau: - Hệ điện cực: Gồm 3 điện cực:
* Điện cực làm việc (WE): Điện cực giọt thủy ngõn treo (HDME), là giọt thủy ngõn cú kớch thước nhỏ, đường kớnh 0,05 - 0,07mm, treo trờn một mao quản, điện cực này cú ưu điểm: Quỏ thế của hidro lớn (Mụi trường axit -1,2V cũn mụi trường trung tớnh hay kiềm -1,5V). Trờn bề mặt điện cực xảy ra quỏ trỡnh làm giàu và hũa tan chất cần phõn tớch.
*Điện cực so sỏnh (RE): Ag | AgCl | KCl 3M điện cực luụn được bảo quản trong dung dịch KCl bóo hũa.
* Điện cực phụ trợ (AE): Điện cực Pt
- Bỡnh điện phõn: Dung tớch 50 ml, được chế tạo từ thủy tinh thạch
anh. Nắp bỡnh cú gắn cỏc điện cực, ống dẫn khớ trơ (Ar hoặc N2) nhằm đuổi
oxi hũa tan dung dịch đo và cú một motor nhơ gắn với que khuấy để khuấy trộn đều dung dịch đo. Bỡnh điện phõn bao gồm cỏc bộ phận: nắp giỏ đậy, bỡnh đo, điện cực phụ trợ, ống dẫn khớ và que khuấy.
- Mỏy vi tớnh: Dựng để điều khiện thiết bị, đo, ghi và xử lớ kết quả. Mọi thụng số đều được nhập từ bàn phớm
- Mỏy in: Mỏy in HP Lazer Jet 1150 dựng để in cỏc dữ liệu kết quả, thụng số phộp đo, thao tỏc tiến hành phộp đo, ghi chỳ, đường chuẩn …
- Phần mềm 797 Computrace Analysis 1.3: Được lập trỡnh để điều khiển hệ thống, lưu trữ cỏc phộp đo, quản lớ thụng số đo, xử lớ hỡnh ảnh phổ (thay đổi độ phúng đại, hệ số làm trơn, thay đổi chế độ màu, đường nột phổ,…).
2.1.1.2. Thiết bị và dụng cụ khỏc
- Cõn phõn tớch độ chớnh xỏc 10-4 g, cõn kỹ thuật.
- Mỏy đo pH Pelta Ohm (sản xuất ở Italia), lũ nung, tủ sấy. - Bếp điện, bếp từ.
- Thỡa thủy tinh, đũa thủy tinh, cốc thủy tinh 50ml, 100ml, 500ml, ống đong 50ml.
- Pipet 2ml, 5ml, 10ml, micropipet.
- Bỡnh định mức 25ml, 50ml, 100ml, 250ml, 500ml, 1000ml. - Phễu thủy tinh, bỡnh phúng điện, ống hỳt húa chất.
- Giấy lọc, thước kẻ, chậu thủy tinh, kẹp gỗ, bỏt sự, chộn sứ.
2.1.2. Húa chất
Tất cả cỏc loại húa chất sử dụng trong nghiờn cứu đều cú chất lượng “Suprapure” của MERCK, cỏc dung dịch chuẩn kim loại được pha từ dung dịch gốc nồng độ 1000mg/l của MERCK, nước cất sử dụng là nước cất hai lần, nước cất đề ion.
Húa chất: - Dung dịch chuẩn gốc Zn2+1000ppm - Dung dịch chuẩn gốc Pb2+1000ppm - Dung dịch chuẩn gốc Cd2+1000ppm - Dung dịch chuẩn gốc Cu2+1000ppm - Dung dịch đệm axetat pH = 4,6 - Tinh thể NaOH - Dung dịch HCl 1M
- Axit HNO3 đặc, axit HClO4 đặc, axit H2SO4 98%.
2.1.3. Pha chế dung dịch
2.1.3.1. Pha chế dung dịch cho phộp xỏc định Zn, Cd, Cu, Pb
* Pha chế dung dịch Pb2+
Lấy 0,1 ml dung dịch Pb2+1000 ppm cho vào bỡnh định mức 50 ml rồi
định mức bằng nước cất tới vạch thu được dung dịch Pb2+ 2 ppm.
Cỏc dung dịch Pb2+ cú nồng độ 0,1 ppm; 0,3 ppm; 1 ppm …được pha
loóng từ dung dịch Pb2+ 2 ppm.
* Pha chế dung dịch Cd2+
Lấy 0,01 ml Cd2+1000 ppm cho vào bỡnh định mức 100 ml rồi định
mức bằng nước cất tới vạch thu được dung dịch Cd2+ 0,1 ppm.
Cỏc dung dịch Cd2+cú nồng độ 0,1ppm, 0,3 ppm, 1 ppm… được pha
loóng từ dung dịch Cd2+2ppm.
* Pha chế dung dịch Zn2+
Lấy 1 ml dung dịch Zn2+1000 ppm cho vào bỡnh định mức 100ml rồi
định mức bằng nước cất tới vạch thu được dung dịch Zn2+10 ppm.
Cỏc dung dịch Zn2+cú nồng độ 1 ppm, 3 ppm, 5 ppm…thỡ pha loóng từ
dung dịch Zn2+10ppm.
* Pha chế dung dịch Cu2+
Lấy 0,1 ml dung dịch Cu2+1000 ppm cho vào bỡnh định mức 50 ml rồi
Cỏc dung dịch Cu2+ cú nồng độ 0,1 ppm, 0,3 ppm, 1 ppm,…thỡ pha loóng từ dung dịch Cu2+ 2 ppm.
2.1.3.2. Dung dịch chuẩn chứa đồng thời Zn2+ 10ppm, Cd2+ 0,3ppm,Cu2+ 2ppm, Pb2+ 5ppm Cu2+ 2ppm, Pb2+ 5ppm
Dung dịch chuẩn chứa đồng thời Zn2+ 10ppm, Cd2+ 0,3ppm, Cu2+ 2ppm,
Pb2+ 5ppm: Lấy 0,5ml dung dịch Zn2+ 1000ppm; 0,005ml (5àl) dung dịch
Cd2+ 1000ppm; 0,1ml dung dịch Cu2+1000ppm; 0,25ml dung dịch Pb2+
1000ppm rồi định mức đến 50ml bằng nước cất siờu sạch ta được dung dịch chứa đồng thời Zn2+ 10ppm, Cd2+ 0,3ppm, Cu2+ 2ppm, Pb2+ 5ppm
2.1.3.3. Pha chế cỏc dung dịch khỏc* Dung dịch đệm axetat pH=4,6 * Dung dịch đệm axetat pH=4,6
Lấy 47,46ml andehit axetic 99,2% pha thành 500ml trong bỡnh định
mức bằng nước cất siờu sạch ta được 500ml dung dịch CH3COOH 2M. Lấy
68,04g CH3COONa.3H2O pha trong 250ml bằng nước cất siờu sạch ta được
250ml dung dịch CH3COONa 2M. Lấy 23,5ml dung dịch CH3COONa 2M và
26,5 ml dung dịch CH3COOH 2M pha loóng bằng nước cất siờu sạch thành
500ml dung dịch đệm axetat pH=4,6
* Dung dịch HCl 1M
Từ dung dịch gốc HCl cú C% = 37%; D = 1,19kg/l. Lấy 4,145 ml HCl đặc pha loóng bằng nước cất siờu sạch định mức tới 50ml ta thu được dung dịch HCl 1M.
* Dung dịch NaOH 1M
Cõn chớnh xỏc 2g NaOH, hũa tan bằng nước cất siờu sạch định mức tới 50ml ta thu được dung dịch NaOH 1M
2.3. Chuẩn bị mẫu và xử lớ mẫu
2.3.1. Địa điểm lấy mẫu
Mẫu nấm được thu hỏi ở khu bảo tồn thiờn nhiờn Pự Huống, huyện Quỳ Hợp, tỉnh Nghệ An, thời gian từ thỏng 6 đến thỏng 8 năm 2011.
2.3.2. Chuẩn bị mẫu để vụ cơ húa mẫu
Cỏc bộ phận của dụng cụ, thiết bị đều làm bằng Teflon khụng kim loại để trỏnh gõy nhiễm bẩn kim loại cho mẫu, bỡnh đựng mẫu làm bằng nhựa PE Trước khi dựng bỡnh đựng mẫu đó được rửa sạch thường xuyờn trỏng lại bằng dung dịch HNO3 và hỗn hợp rửa K2Cr2O7 và H2SO4 đặc, sau đú được trỏng lại nhiều lần bằng nước cất siờu sạch.
- Phương phỏp lấy mẫu: Lượng mẫu lấy phải đảm bảo đủ lượng chất cần
phõn tớch, phự hợp với phõn tớch định lượng, đảm bảo giữ được nguyờn đỳng thành phần của đối tượng thực tế đó lấy mẫu. Mẫu nấm khụ ở huyện Quỳ Hợp - Nghệ An được bảo quản trong tỳi nilon và đem về phũng thớ nghiệm, cõn khối lượng nấm 0,5kg cho mỗi loại nấm.
- Quản lý và bảo quản mẫu: Là khõu hế tiếp của cụng việc lấy mẫu phõn tớch. Lấy mẫu tốt, nhưng bảo quản khụng tốt thỡ sẽ làm hỏng mẫu phõn tớch vỡ thế trong cụng tỏc bảo quản mẫu phải để riờng từng loại trong mụi trường
thớch hợp khụng cho cỏc phản ứng húa học xảy ra làm mất chất phõn tớch.
Mẫu nấm sau khi phần cuống nấm và mũ nấm lấy sẽ được cắt nhỏ.Sau đú đem xay bằng mỏy xay hoặc mỏy nghiền thành dạng bột mịn và được bảo quản để làm khụ trong tủ sấy khoảng 24 - 48 h.
2.3.3. Xử lý mẫu
Phõn hủy mẫu là quỏ trỡnh rất quan trọng quyết định độ chớnh xỏc của phương phỏp phõn tớch.Trờn thực tế cú rất nhiều phương phỏp phõn hủy mẫu, tuy nhiờn chỳng tụi đó lựa chọn phương phỏp ướt để loại bỏ hoàn toàn ảnh hưởng của cỏc hợp chất hữu cơ gõy ảnh hưởng tới kết quả của phộp đo.
Mẫu bao gồm cú 2 loại: nấm cổ linh chi và nấm linh chi đen được xử lý như sau:
- Lấy 0,5g mẫu dạng bột cho vào bỡnh Kendan (cú thể thay thế bằng cốc chịu nhiệt).
- Đỏnh số thứ tự cỏc mẫu, sau đú thờm vào mỗi mẫu 5ml nước cất, 10ml hỗn hợp axit (HNO3: HClO4) (1:1) và 20ml H2SO4 đặc.
Dựng đũa thủy tinh trộn đều và để yờn trong khoảng 1h hoặc vài giờ.
- Đun trờn bếp điện (đậy bằng phễu thủy tinh) ở 200 ữ 2500C trong
khoảng 4 ữ 5 giờ đến khi mẫu trong, tiếp tục cụ cạn đến khi thu được muối trắng ẩm, chỳ ý khụng được làm chỏy mẫu.
Sau đú tiến hành chuyển mẫu vào bỡnh định mức 25ml, trỏng rửa cốc nhiều lần bằng nước cất siờu sạch đảm bảo mẫu đó chuyển hết sang bỡnh định
mức. Dung dịch sau xử lý được bảo quản trong tủ lạnh ở 40C chờ đo định
lượng bằng phương phỏp Vụn - Ampe hũa tan anot xung vi phõn.
Đối với mỗi loại nấm chỳng tụi chuẩn bị xử lý cỏc mẫu song song (3 mẫu nấm cổ linh chi và 2 mẫu nấm linh chi đen) để lấy kết quả trung bỡnh. Để đảm bảo tớnh đỳng đắn của phộp phõn tớch và quy trỡnh xử lý mẫu đó lựa chọn chỳng tụi đó tiến hành chuẩn bị mẫu trắng và mẫu đối chứng. Mẫu trắng được chuẩn bị tương tự như mẫu nấm nhưng khụng cú nấm trong đú. Mẫu đối chứng là mẫu được chuẩn bị khi cho trước 1,25ml dung dịch chuẩn chứa đồng thời Zn 10ppm, Cd 0,3ppm, Pb 5ppm, Cu 2ppm đúng vai trũ như mẫu nấm, tiến hành quy trỡnh xử lý mẫu với hỗn hợp axit (HClO4 : HNO3) theo tỷ lệ 1: 1 và H2SO4 đặc tương tự như cỏc mẫu nấm.
2.3. Phương phỏp đo
Cỏc phộp đo trờn mỏy cực phổ đa năng 797 Computrace được tiến hành như sau:
Sau khi chuẩn bị dung dịch cần đo, rửa điện cực bằng nước cất hai lần, lau khụ điện cực bằng giấy lau rồi đặt mẫu vào mỏy đo.
Mở bỡnh khớ, bật mỏy cực phổ và mỏy tớnh. Đặt cỏc thụng số cần thiết cho phộp đo trờn mỏy tớnh từ bàn phớm như: thời gian điện phõn, thế điện phõn, thời gian đuổi oxi,… sau khi kết thỳc mỗi lần đo ta thu được cỏc giỏ trị nồng độ mỗi chất, chiều cao pic hũa tan.
Mỗi phộp đo Von - Ampe hũa tan trờn mỏy cực phổ đa năng được thực hiện theo lưu đồ sau:
Đặt mẫu Mở mỏy đo Mở van khớ Tải chương trỡnh Đặt cỏc thụng số Tiến hành Dừng
Lưu trữ kết quả Kết quả đo Xử lý kết quả đo
PHẦN III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Điều kiện chung để xỏc định đồng thời hàm lượng kẽm, cadimi, chỡ,đồng trong một số loài nấm linh chi ở Nghệ An bằng phương phỏp Von - đồng trong một số loài nấm linh chi ở Nghệ An bằng phương phỏp Von - Ampe hũa tan anot xung vi phõn [1][3][7][11][15][17][18]
Qua quỏ trỡnh khảo sỏt cỏc điều kiện tối ưu, tiến hành ghi phổ xung vi phõn của Zn2+, Cd2+, Pb2+, Cu2+, nền dung dịch đệm axetat pH=4,6 chỳng tụi rỳt ra một số kết luận sử dụng cỏc điều kiện và tham số sau cho quỏ trỡnh định lượng Zn(II), Cd(II), Pb(II), Cu(II) là:
- Điện cực làm việc là giọt treo thủy ngõn HMDE. - Điện cực so sỏnh là điện cực Ag/AgCl.
- Điện cực phự trợ Pt.
- Phương phỏp định lượng: phương phỏp thờn chuẩn
- Số lần thờm: 2
- Cỡ giọt: 4
- Tốc độ khuấy: 2000 vũng/phỳt
- Thế quột bắt đầu (start potential): -1,2V
- Thế kết thỳc (end potential): 0,15V
- Biờn độ xung (pulse amplitude): 0,05V
- Thời gian mỗi bước thế (pulse time): 0,04s
- Bước thế (voltage step): 0,06V
- Tốc độ quột thế (sweep rate): 0,06V/s
- Thời gian sục khớ (initial purge time): 300s
- Thời gian sục khớ cho mỗi lần thờm dung dịch chuẩn: 10s
- Thời gian điện phõn (deposition time): 90s
3.2. Kết quả định lượng đồng thời hàm lượng kẽm, cadimi, chỡ, đồngtrong một số loại nấm linh chi bằng phương phỏp Vụn - Ampe hũa tan trong một số loại nấm linh chi bằng phương phỏp Vụn - Ampe hũa tan anot xung vi phõn[6]
3.2.1. Kết quả xỏc định lượng Zn(II), Cd(II), Pb(II), Cu(II) trong mẫu trắng
Chỳng tụi tiến hành thớ nghiệm định lượng mẫu trắng như sau:
Lấy 0,5ml mẫu trắng + 10ml nước cất 2 lần và điều chỉnh pH đến pH=4,6 + 0,5 ml dung dịch axetat pH=4,6 rồi cho vào bỡnh điện phõn, tiến hành ghi đo đường xung vi phõn ở cỏc điều kiện tối ưu như ở mục 3.1. Định lượng mẫu đối chứng bằng phương phỏp thờm chuẩn bằng cỏch thờm chuẩn 2
lần và thể tớch mỗi lần thờm dung dịch chuẩn chứa đồng thời Zn2+10ppm,
Cd2+0,1ppm, Pb2+ 3ppm, Cu2+ 2ppm là 0,05ml. Kết quả thu được đối với mẫu trắng được thể hiện ở hỡnh 3.1.
Zn -Cd -Pb - Cu trong cac loai nam
mau trang -1.00 -0.75 -0.50 -0.25 0 0 200n 400n 600n 800n 1.00u I (A ) Pb Zn Cd Cu Zn = 0.189 mg/L 0.023 Cd = 4.726 ug/L 0.018 Pb = 0.360 mg/L 0.002 Cu = 0.044 mg/L 0.001
Hỡnh 3.1. Phổ xung vi phõn của Zn(II), Cd(II), Pb(II), Cu(II) trong mẫu trắng
3.2.2. Định lượng kẽm (II), cadimi(II), chỡ (II), đồng (II) trong mẫu nấm cổlinh chi và linh chi đen linh chi và linh chi đen
Quỏ trỡnh định lượng Zn(II), Cd(II), Pb(II), Cu(II) trong mẫu nấm cổ linh chi và linh chi đen bằng phương phỏp Von - Ampe hũa tan anot xung vi phõn được tiến hành như sau:
Lấy 0,5ml mẫu nấm đó xử lý + 10ml nước cất 2 lần và điều chỉnh pH đến pH = 4,6 + 0,5 ml dung dịch axetat pH=4,6 rồi cho vào bỡnh điện phõn, tiến hành ghi đo đường xung vi phõn ở cỏc điều kiện tối ưu như ở mục 3.1. Định lượng mẫu đối chứng bằng phương phỏp thờm chuẩn bằng cỏch thờm chuẩn 2 lần và thể tớch mỗi lần thờm dung dịch chuẩn chứa đồng thời Zn2+10ppm, Cd2+0,1ppm, Pb2+ 3ppm, Cu2+ 2ppm là 0,05ml. Kết quả thu được đối với 3 mẫu nấm cổ lich chi song song được thể hiện ở hỡnh (3.2; 3.3; 3.4) và 2 mẫu nấm linh chi đen song song được thể hiện ở hỡnh (3.5; 3.6).
Zn -Cd -Pb - Cu trong cac loai nam
mau co linh chi 1-1
-1.00 -0.75 -0.50 -0.25 0 0 200n 400n 600n 800n 1.00u I (A ) Cd Pb Zn Cu Zn = 0.607 mg/L 0.036 Cd = 5.492 ug/L 1.402 Pb = 0.796 mg/L 0.002 Cu = 0.225 mg/L 0.001
Hỡnh 3.2. Phổ xung vi phõn của Zn(II), Cd(II), Pb(II), Cu(II) trong mẫu nấm cổ linh chi 1(CLC1)
Zn -Cd -Pb - Cu trong cac loai nam
mau co linh chi 2
-1.00 -0.75 -0.50 -0.25 0 U (V) 0 200n 400n 600n 800n 1.00u I (A ) Cd Zn Pb Cu Zn = 0.718 mg/L 0.012 Cd = 4.728 ug/L 1.336 Pb = 0.797 mg/L 0.125 Cu = 0.245 mg/L 0.000
Hỡnh 3.3. Phổ xung vi phõn của Zn(II), Cd(II), Pb(II), Cu(II) trong mẫu nấm cổ linh chi 2(CLC2)
Zn -Cd -Pb - Cu trong cac loai nam
mau co linh chi
-1.00 -0.75 -0.50 -0.25 0 0 250n 500n 750n 1.00u 1.25u 1.50u I (A ) Cd Pb Zn Cu Zn = 0.696 mg/L 0.014 Cd = 4.726 ug/L 0.643 Pb = 0.798 mg/L 0.127 Cu = 0.199 mg/L 0.011
Hỡnh 3.4. Phổ xung vi phõn của Zn(II), Cd(II), Pb(II), Cu(II) trong mẫu nấm cổ linh chi 3 (CLC3)
Zn -Cd -Pb - Cu trong cac loai nam
mau linh chi den1
-1.00 -0.75 -0.50 -0.25 0 U (V) 0 200n 400n 600n 800n 1.00u 1.20u I (A ) Cd Zn Pb Cu Zn = 0.934 mg/L 0.014